Jag har hört att en strålsträcka (vinkelrätt mot vinden) är den snabbaste punkten för segel på moderna segelbåtar, men jag har inte hört en tillfredsställande förklaring av fysiken bakom påståendet.
Triangulära segel driver båten genom att bilda en flygplatta och generera hiss. Med en styv flygplatta, till exempel en flygplansvinge, är min uppfattning att hissen ska vara proportionell mot luftens hastighet över folien. Det skulle innebära att segling med vinden bör gå snabbare, eftersom den synliga vinden är större när man seglar mot den sanna vinden. Samtidigt, om man seglar in i vindens öga, förlorar seglet sin form och slutar fungera som en flygplatta.
Spänningen mellan dessa två processer skulle indikera ett optimalt någonstans mellan segling i nära drag (så nära vindriktningen som möjligt samtidigt som segelformen bibehålls; vanligtvis cirka 45˚ bort från vinden) och en bred räckvidd.
Vi kan utesluta att springa före vinden (segla direkt från den), för då fungerar seglet som en fallskärm snarare än en flygplan, så båten kan aldrig gå snabbare än vinden (medan , i ett oändligt hav av friktionsfritt vatten utan luftmotstånd, skulle segling uppåt orsaka att båten accelererar för alltid – mycket bättre!)
Jag antar också att man måste tänka kraftens riktning från vinden . Om vi kan anta att vindkraften på seglet är vinkelrät mot bommen (som jag inte är helt säker på att vi kan), då når en stråle framkanten av vindkraftsvektorn är större än när man seglar nära halt, där bommen är mer i linje med båtens mittlinje. Kanske är det faktiskt den viktigaste faktorn.
Sedan dras det från vind och vatten, men jag är inte säker hur mycket det betyder för den här frågan … det finns också vågor att tänka på, som färdas i samma riktning som vinden och därmed också skulle gynna en strålsträckning, men låt oss anta att de inte är betydelsefulla.
Så som lekman är jag inte säker på om min tankegång verkligen håller vatten (så att säga). Är mitt tänkande korrekt, och i så fall, vilket av fenomenen är mest ansvarig för att strålsträckan är snabbast?
Kommentarer
- Tillbaka när jag lärde sig segla sa de till mig att de breda sträckorna var lite snabbare än strålen. Men i alla fall är frågan om varför räckvidden (i allmänhet) är snabb på sloops en bra fråga.
- Jag ’ har också hört det – som vanligt beror det på båten; Jag tror att de flesta båtar är snabbast på en balk, med vissa klasser snabbare på en bred. Och ja, frågan är mer grundläggande varför segling med vinden inte är ’ t så fort 🙂
- Har du någonsin tagit ett vått vattenmelonfrö mellan tummen och fingret och klämde den, för att få den att skjuta ut? Att ’ är ett grovt sätt att beskriva vad ’ pågår. Seglet är ett finger och mittbordet är det andra. Om det inte fanns någon vattendrag finns det verkligen ingen gräns för hur snabbt båten kunde gå. Det kan verkligen göra detta medvind eller motvind också, men effekten är starkast på en räckvidd.
- För alla tävlingsjollarna jag seglade var den snabbaste punkten för segling vanligtvis en lite nära räckvidd (den kan ha började som en stråle eller till och med vid räckvidd men när båten rörde sig snabbt var det nära att nå). En viktig faktor är slitsen mellan jib snd main, som gör mer närmare räckhåll. För klasser som får ställa in spinnaker kan den snabbaste punkten för segling vara bredare eftersom spinnaker kan ’ inte ställas in på mycket nära räckhåll. För katamaraner (som jag aldrig seglade på allvar) hamnar mer eller mindre alla seglingspunkter så nära räckhåll som båtarna är så snabba.
Svar
På en sträcka når bommen ut över sidan av båten, och lyft från vinden är en vektor riktad mot fören i körriktningen.
På nära håll är bommen nära båtens mittlinje och lyft från vinden är en vektor riktad mot båtens sida, nästan vinkelrätt mot färdriktningen.
A nära båt beror på vattentrycket mot kölens baksida för att hålla den framåt snarare än att skjutas i sidled.
På en sträcka räcker det mindre vattentryck på sidan. båten kan skära genom vattnet med mindre motstånd.
Detta är en förenkling, eftersom faktiska segelvinklar varierar, men den högre hastigheten på en räckvidd beror på att vinden lyfter båten i riktning mot dess resa snarare än pulli ng den i sidled mot sin körriktning, som i ett nära drag.
Ett annat sätt att säga detta är att om du anser att båten är en fuktig och slät orange grop som hålls mellan tummen och pekfingret (mellan vind och vatten), skjuter den ut den avsmalnande punkten på gropen, men att klämma de plana sidorna av gropen kommer att ha liten effekt.
Svar
Den snabbaste punkten för segel beror på båten ( både skrovform och segelplan), vindstyrka och havstillstånd. I allmänhet är en strålräckvidd inte den snabbaste punkten för segel.
Till exempel i mycket lätt vind går vissa båtar snabbast på nära håll på grund av den ökade synliga vinden från att gå mot vinden. För båtar som seglar snabbare än vinden är den begränsande faktorn för hastighet hur nära de kan segla till den uppenbara vinden. när de går snabbare än vindhastigheten är den synliga vinden alltid framför strålen. En bredare vinkel mot den sanna vinden gör att de kan gå snabbare innan deras segel läggs in hela vägen, så en bred räckvidd är snabbast.
Kolla in polärdiagrammen på den här webbplatsen:
https://76trombones.wordpress.com/2009/10/17/polar-diagrams-vmg/
90 grader till den sanna vinden är vanligtvis inte den snabbaste.
När det gäller varför vissa vinklar är snabbare än andra, som ”är lite komplicerade och bortom räckvidden för det här svaret. Det räcker med att säga att när du seglar närmare vinden är lyftkomponenten i färdriktningen mindre, plus dess ökade drag. Så du saktar ner när du närmar dig en nära kurs. När du håller på att springa blir seglen så småningom stoppade och mindre effektiva. Någonstans mittemellan en nära sträcka och en löpning kommer du att hitta vinkeln på maximal hastighet, som ibland är ungefär 90 grader mot den sanna vinden men inte alltid.
BTW, jag bör tillägga att termen ”strålräckvidd” har ingen exakt definition. Vissa källor säger att strålens räckvidd är 90 grader mot den sanna vinden, andra säger att den är 90 grader mot den synliga vinden. De flesta källor introducerar segelpunkterna före begreppet synlig vind och eliderar helt över skillnaden. För båtar som bara går en bråkdel av vindhastigheten (dvs. de allra flesta) är det inte så viktig skillnad. I svaret ovan har jag använt den sanna vinddefinitionen, men även om du väljer den uppenbara vinddefinitionen är en stråle inte alltid snabbast. Båtar som går snabbare än vinden har sina segel trimmade för att stängas oavsett deras punkt segla.
Kommentarer
- Det mesta av det här svaret är vettigt, som en som har spenderat några tusen timmar på racing jollar, men ” Båtar som går snabbare än vinden har sina segel trimmade för att stängas, oavsett segelpunkt. ” är helt enkelt, uppenbart, falskt som ett allmänt uttalande. Många små jollar går rutinmässigt snabbare än den sanna vinden på segelpunkter runt en strålräckvidd , och ingen skulle närma sig varken segelkonfigurationen eller krängningsvinkeln för en sann närbildskonfiguration.
- Det är sant att många moderna jollar planar för att uppnå sina maximala hastigheter, men dessa segelpunkter måste vara breda räckvidd , n till och med nära räckhåll , eftersom mittbordet måste lyftas för att uppnå planering. Evan en gammal stil Albacore kommer att plana i en hård bris på en bred räckvidd.
Svar
Den snabbaste banan är inte exakt vinkelrät mot sann vind, utan något medvind. Den optimala nedvindsförskjutningen är den uppenbara vindvinkeln som båten kan segla (beta), som är liten för effektiva båtar (15deg) och isbåtar (< 10deg).
Geometrin förklaras här: http://en.wikipedia.org/wiki/Sailing_faster_than_the_wind#Maximum_speed_course_sailing_angle
Svar
Medvindens räckvidd är mycket snabbare – sett under den senaste Americas Cup.
Enkel anledning: om motståndet på skrovet är lågt kan du få en signifikant ”huvudvind” som du lägger till den faktiska vindvektorn för att ge den synliga vinden.
Denna synliga vind måste vara i en ”förnuftig” vinkel mot båten – tillräckligt med sidokomponent för att den fortfarande ”skjuta” seglet.
Ju lägre drag båten är, desto längre ner i vinden ligger detta optimala. AC72 som används i Americas Cup nådde hastigheter över 40 knop i en 20 knop vind ; vid den tidpunkten var den uppenbara vindvinkeln 19 grader även om båten har en bred räckvidd.
Ett bra diagram och en förklaring finns på https://www.nauticed.org/sailing-blog/americas-cup-apparent-wind/
Svara
Idén att segelns hissvektor måste vara nära körriktningen är inte korrekt. Endast en komponent i hissvektorn måste vara i körriktningen, och det kan bara vara en liten komponent.
Jag tycker att det här är lättast att förstå om du antar ett förenklat antagande. Glöm flygblad och sådant. Tänk på båtens mittbräda som en slags skridsko, som inte kan röra sig i sidled, men kan gå framåt eller bakåt med nästan inget motstånd. (Som en isbåt.)
Tänk också på seglet som något som lätt kan gå framåt i luften, men inte i sidled, som om luften var ett ämne som jello, och seglet var ett kniv. I den situationen fungerar båten som en länk mellan luften och vattnet, i den meningen att om båten färdas framåt i vattnet måste luften röra sig i sidled, eftersom seglet inte är parallellt med mittbordet. På samma sätt, om luften rör sig i sidled, måste båten röra sig framåt (eller bakåt). Ju närmare seglet är parallellt med mittbordet, desto mer måste båten röra sig.
Antag att seglet och mittbordet är inte parallella utan i en liten vinkel i förhållande till varandra. Om luften inte är orörlig i förhållande till vattnet, men rör sig över det ett visst avstånd, kommer det att få båten att röra sig ett annat avstånd, eftersom seglet bara kan skära genom luften och mittbordet kan bara skära genom vattnet.
Faktum är att ju närmare seglet är parallellt med mittbordet, desto längre måste båten röra sig, eftersom varken segel eller mittbord kan glida i sidled i sitt medium. I gränsen där vinkeln närmar sig noll närmar sig avståndet som båten måste färdas oändligt. Detta beror inte på riktningen som båten pekar på, så länge den inte är direkt motvind eller motvind. Det fungerar på alla andra segelpunkter.
Naturligtvis finns det inget nolldrag i vattnet eller luften, och komponenten i luftens kraft parallellt med färd kan bli ganska liten, så att resa vinkelrätt mot vind kan ge bäst resultat, vilket svarar på din fråga. Men kom ihåg att allt beror på vinkeln mellan seglet och mittbordet. Ju närmare, desto snabbare kan det i princip gå, om det inte var för drag.
Faktum är att ju lägre drag, i vatten och luft, desto snabbare kan båten gå. Kontrollera den här videon.
Svar
Klassiskt, det når – segelbåtens snabbaste kurs. Vanligtvis inträffar det att vid projicering av vindkraft på utbredningsvektorn är maximala värden, och även båten förblir stabil, när det gäller krängning, eftersom vindkraftprojektionen för vindkraft blir liten. När båten körs vid strålen och når krängningskraften är stor, får båten motstånd på grund av hälen och drift. Så sådan kurs kan vara optimal för isbåtar eller för monohulls, särskilt med hugh Gennakers eller Code Zero-segel (som i Volvo Ocean Racing). ”Modern segelbåt” – idag är folierande monohulls, som är propogater med hastigheten 50+ knop, och vinden i sina referensramar skiljer sig avsevärt från jordens referensram, och vindriktningen för båt är inte densamma, vindriktningen tenderar mot vindögat, enligt vektorsumman för den verkliga vind- och båthastighetsvektorn
Kommentarer
- Tyvärr är det här svaret ganska förvirrande …